5G背景下教育均衡發(fā)展技術(shù)探究

陳子卉 馮思雨 梁雅欣 韋思宇 孫婷

摘 要：近年來，5G技術(shù)不斷取得重大突破，特別是疫情背景下更是凸顯了其對教育發(fā)展的促進(jìn)作用。本文通過對當(dāng)前我國教育發(fā)展的現(xiàn)狀及背景的分析，對科技發(fā)展趨勢進(jìn)行合理展望，探究“5G+”技術(shù)應(yīng)用下我國遠(yuǎn)程教育與虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展的可能性，并進(jìn)一步展開情景塑造，以期解決我國教育發(fā)展不均衡的問題。

關(guān)鍵詞：5G;教育公平;遠(yuǎn)程教育;虛擬實(shí)驗(yàn);情景塑造

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）03-058-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.026

黨的十九大報告指出，中國特色社會主義進(jìn)入了新時代，我國社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。而在教育層面，這種不平衡突出表現(xiàn)為教育資源分配不均導(dǎo)致區(qū)域間教育水平相差較大。

教育扶貧是國家扶貧的重要內(nèi)容之一，近年來，國家對邊遠(yuǎn)落后地區(qū)的教育問題尤為重視。20世紀(jì)90年代末，國家開始持續(xù)關(guān)注遠(yuǎn)程教育對教育公平的提升作用，推出“全覆蓋”項目及“一師一優(yōu)課、一課一名師”等重大工程[1]，為遠(yuǎn)程教育在貧困地區(qū)的發(fā)展提供了政策保障與資金支持。目前，落后地區(qū)使用網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)校已不在少數(shù)，大部分學(xué)?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)獲取在線名師教育資源，但由于技術(shù)不完善、師生間缺少互動、硬件設(shè)施缺乏等問題亟待解決，遠(yuǎn)程教育的效果并不理想。

5G技術(shù)的快速發(fā)展為遠(yuǎn)程教育在邊遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用和普及提供了契機(jī)：高穩(wěn)定性、高利用率、覆蓋面積大、傳播速度快的特點(diǎn)，能帶來更為高速、便捷的使用體驗(yàn)，從而為教育的改革與普及提供技術(shù)支持，進(jìn)而推動邊遠(yuǎn)地區(qū)遠(yuǎn)程教育的普及進(jìn)程。5G背景下衍生的AI、VR技術(shù)，促進(jìn)了師生間教學(xué)反饋與互動交流，使在線教育更加互動化、真實(shí)化和有效化，也使虛擬實(shí)驗(yàn)類課程的開展成為可能。針對我國教育不平衡的現(xiàn)狀，結(jié)合5G技術(shù)的發(fā)展，本文對未來全國遠(yuǎn)程教育與虛擬實(shí)驗(yàn)提出了合理展望，以期更好地探究教育均衡發(fā)展。

1 遠(yuǎn)程教育

1.1 5G在遠(yuǎn)程教育上的技術(shù)應(yīng)用

在5G通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，許多智能化、自動化、高速度、高效率的技術(shù)隨之衍生，全息投影便是其中之一。全息投影屬于3D技術(shù)的一種，原指利用干涉原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的技術(shù)，可將三維畫面懸浮在實(shí)景的半空中成像，打破傳統(tǒng)平面演示文稿顯示的局限與枯燥，營造出亦幻亦真的氛圍。就教育而言，其能將無形化為有形，給學(xué)生以視覺的沖擊和深刻的記憶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

全息技術(shù)作為一項前瞻性技術(shù)，目前仍處于探索階段。5G技術(shù)的發(fā)展將帶動全息技術(shù)的進(jìn)步，一旦突破了這項技術(shù)難關(guān)，遠(yuǎn)程教育將迎來巨大推進(jìn)，使教育煥發(fā)新的生命力。全息投影技術(shù)能夠讓傳統(tǒng)的教育工作者充分利用先進(jìn)技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢，摒棄“一本書、一張嘴、一支粉筆和一塊黑板‘打天下’的模式”[2]，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教育依賴語言文字描述和想象的缺陷，為莘莘學(xué)子提供了更多可能。

1.2 對于遠(yuǎn)程教育的情景塑造

借助5G技術(shù)，不僅能將身處城市的教師的立體空中幻象呈現(xiàn)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的課堂中，還可使這個“分身”與學(xué)生實(shí)時互動，進(jìn)行面對面交流，及時給予學(xué)生全面的反饋和指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的身臨其境。走出教室，偏遠(yuǎn)地區(qū)的孩子也可體驗(yàn)多彩多樣的戶外課程：身處城市中的體育老師可以“面對面”為線上另一端的學(xué)生介紹各種體育知識、展示3D立體球類、傳授運(yùn)動技巧與方法，幫助學(xué)生填補(bǔ)知識盲區(qū)，開闊視野，豐富學(xué)生課余生活，進(jìn)一步促進(jìn)德智體美勞全面發(fā)展。與此同時，偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生也可以利用5G技術(shù)，通過場景變換，將當(dāng)?shù)鬲?dú)特的人文風(fēng)俗、山川美景介紹給線上另一端的師生，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)兩端的知識傳輸與雙向互動，讓城市的學(xué)生在掌握“圣賢書”的同時，了解“窗外事”，實(shí)現(xiàn)“手拉手教學(xué)”，共同成長進(jìn)步。除了專業(yè)知識外，通過實(shí)踐類課程，即在一個學(xué)期中電腦兩端的學(xué)生共同開展鄉(xiāng)村或城市的實(shí)踐活動，體驗(yàn)兩種不同環(huán)境下的生活與氛圍，能夠激發(fā)其對生活與未來的更加深刻的思考，促進(jìn)師生之間的教學(xué)相長。

從長遠(yuǎn)來看，這項技術(shù)的運(yùn)用可有效實(shí)現(xiàn)老師與學(xué)生的沉浸式互動與教學(xué)，體現(xiàn)“1+2”的教學(xué)模式，大大改善偏遠(yuǎn)地區(qū)教育資源不足、教師力量薄弱、教師結(jié)構(gòu)不均衡等問題，填補(bǔ)時空限制的缺點(diǎn)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)下師生教學(xué)互動性不足的問題，滿足新時代下學(xué)生的多樣化需求。

1.3 技術(shù)具有雙面性

然而也應(yīng)認(rèn)識到，新技術(shù)具有雙面性，應(yīng)用不當(dāng)將會加大教育鴻溝、引起不同地區(qū)教育失衡等新問題。首先，偏遠(yuǎn)地區(qū)的信息化教學(xué)硬件設(shè)施存在經(jīng)常閑置或者維修不及時等問題，即使技術(shù)條件成熟了，也可能因設(shè)備問題無法應(yīng)用。其次，軟件設(shè)施存在供應(yīng)商分散、系統(tǒng)數(shù)據(jù)不同享、賬號密碼混亂等情況。如果在整個社會大環(huán)境下，“5G+教育”成為新常態(tài)，而偏遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)校的技術(shù)條件未得到改善，那么教育失衡問題將進(jìn)一步惡化，所以，在應(yīng)用新技術(shù)時應(yīng)對此給予特別關(guān)注。因而，在具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)要充分考慮其利弊得失，取其利、防其弊，使其最大程度地推動教育事業(yè)進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)教育公平。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)

2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)存在的問題

如今，我國實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在三個問題。一是實(shí)驗(yàn)用具不足。對于中小學(xué)生來說，教學(xué)實(shí)驗(yàn)操作簡單、危險性較小，若能親自動手感受科學(xué)的魅力，將極大提高學(xué)生對科學(xué)技術(shù)探索的興趣和動手能力，但一些地區(qū)由于實(shí)驗(yàn)用具不足，通常是多人合作一個實(shí)驗(yàn)甚至僅觀看教師操作，極大地限制了學(xué)生的自主性。二是實(shí)驗(yàn)具有危險性。一些探索性實(shí)驗(yàn)往往存在不確定性，若操作不當(dāng)，可能出現(xiàn)爆炸、濺射、腐蝕等傷害，這也給在?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)造成了一定阻礙。三是偏遠(yuǎn)地區(qū)專業(yè)師資匱乏。偏遠(yuǎn)地區(qū)不僅教學(xué)物資相對匱乏，教師資源也十分緊缺，由于技術(shù)教學(xué)力量不足，一些科普類實(shí)驗(yàn)和開拓性實(shí)驗(yàn)更是難以進(jìn)行。

2.2 5G在虛擬實(shí)驗(yàn)上的技術(shù)應(yīng)用

5G+全息技術(shù)、5G+VR技術(shù)、5G+AR等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在虛擬背景下可以實(shí)現(xiàn)更真實(shí)、更完美的三維成像與模擬，依托互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)模式，從而擺脫觀看視頻教學(xué)和視頻講解的固化模式，使學(xué)生真正參與其中，鍛煉創(chuàng)造性思維，提高動手能力[3]?；诖耍晟频奶摂M實(shí)驗(yàn)?zāi)M改變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，能使教學(xué)過程中的實(shí)驗(yàn)操作更加安全有效。例如，可以通過電路仿真軟件Multisim進(jìn)行模擬電路實(shí)驗(yàn)。Multisim采用最直觀的圖形界面創(chuàng)建電路，繪制電路圖需要的元器件可直接從平面上選取[4]。這種方式可防止觸電，且易于檢查錯誤，避免了現(xiàn)實(shí)中因出現(xiàn)一個錯誤就要拆解整塊電路板的麻煩。

2.3 對于虛擬實(shí)驗(yàn)的情景塑造

虛擬實(shí)驗(yàn)可以解決生物實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)對象缺乏、無法反復(fù)解剖病體的問題。通過虛擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模擬出與現(xiàn)實(shí)一樣的病體，學(xué)生可放心大膽操作，無需擔(dān)心下錯刀導(dǎo)致病體損壞。只需將一具病體的數(shù)據(jù)存入檔案，就可以通過機(jī)器在不同地區(qū)、不同環(huán)境虛擬出這具病體，以便對疑難雜癥進(jìn)行深層次研究。

在5G技術(shù)的加持下，虛擬實(shí)驗(yàn)可以打破空間與時間的限制，打破實(shí)驗(yàn)不可逆的限制，讓實(shí)驗(yàn)具有中止和反復(fù)功能，使得參與者獲得更真實(shí)的體驗(yàn)與趨避危害的能力。對于實(shí)踐教學(xué)來說，有效提高教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式在聲音、光亮等各方面的限制，以一種更加立體、美觀、直觀的方式，將物體對應(yīng)的畫面、信息等呈現(xiàn)在學(xué)生的視野中[5]。

3 結(jié)語

21世紀(jì)以來，隨著計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在線教育這一新的教育模式開始走向偏遠(yuǎn)地區(qū)，使得當(dāng)?shù)貙W(xué)生能夠擁有與城市學(xué)生同樣的學(xué)習(xí)機(jī)會。然而，由于軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施還不夠完善，運(yùn)用在線教育的技術(shù)水平還有待提高，遠(yuǎn)程教育尚處于發(fā)展階段，難以為師生帶來及時有效的互動反饋和真實(shí)體驗(yàn)感。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度限制，受眾有限，無法解決偏遠(yuǎn)落后地區(qū)大量學(xué)生的教育問題，因此，遠(yuǎn)程教育目前仍不能成為其主流教育模式。

5G賦能教育為教育資源分配的公平化、效率化提供了全新可能。5G背景下衍生的AI、VR技術(shù)增強(qiáng)了師生的互動性和體驗(yàn)的真實(shí)性，全息投影技術(shù)能夠豐富遠(yuǎn)程教育的內(nèi)容、拓寬教學(xué)邊界，使學(xué)生不僅主動接受知識，而且能夠進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，而虛擬實(shí)驗(yàn)則增加了現(xiàn)實(shí)教育環(huán)境中存在客觀條件限制的實(shí)踐項目。5G高速度、低時延的特點(diǎn)有利于保證線上教育的穩(wěn)定性和高質(zhì)量，其大容量的特點(diǎn)能使一位優(yōu)秀教師有機(jī)會同時面對成千上萬的學(xué)生，讓偏遠(yuǎn)地區(qū)的廣大學(xué)生真正享受公平的教育資源，實(shí)現(xiàn)教育的互聯(lián)互通，給教育帶來深刻變革。

誠然，科技進(jìn)步需要政策環(huán)境和觀念引導(dǎo)，才能在教育領(lǐng)域得到真正落實(shí)，目前談到的所有5G賦能教育的可能性，需要社會的共同推動，才能給教育失衡問題帶來轉(zhuǎn)機(jī)。在5G高速發(fā)展時期，抓住契機(jī)是前提，實(shí)施落實(shí)是關(guān)鍵，從思路的誕生到方案最終的應(yīng)用和普及是一個漫長的過程，因此，要積極探索、熱切期待5G在未來教育領(lǐng)域煥發(fā)全新的生命力，為促進(jìn)教育公平作出新貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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